D.带电粒子在R点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小
答案 A
解析 根据牛顿第二定律可得qE=ma,又根据电场线的疏密程度可以得出Q、R两点处的电场强度的大小关系为ER>EQ,则带电粒子在R、Q两点处的加速度的大小关系为aR>aQ,故D项错误;由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用,只有动能与电势能之间的相互转化,则带电粒子的动能与电势能之和不变,故C项错误;根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知,带电粒子在R处所受电场力的方向为沿电场线向右.假设粒子从Q向P运动,则电场力做正功,所以电势能减小,动能增大,速度增大,假设粒子从P向Q运动,则电场力做负功,所以电势能增大,动能减小,速度减小,所以A项正确,B项错误.
1.速度方向沿运动轨迹的切线方向,所受电场力的方向沿电场线的切线方向或反方向,所受合外力的方向指向曲线凹侧.
2.电势能大小的判断方法
(1)电场力做功:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加.
(2)利用公式法:由Ep=qφ知正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势低处电势能大.
针对训练 如图2所示,O是一固定的点电荷,虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线,正点电荷q仅在电场力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处,然后又运动到c处.由此可知( )
图2
A.O为负电荷
B.在整个过程中q的电势能先变小后变大
C.在整个过程中q的速度先变大后变小
D.在整个过程中,电场力做功为零
答案 D
解析 由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用,O点的电荷应为正电荷,A错;从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力,速度逐渐减小,加速度增大,电势能逐渐增大;而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑斥力,速度逐渐增大,加速度减小,电势能逐渐减小,B、C错;由于a、c两点在同一等势面上,整个过程中,电场力不做功,D对.
三、电势、电势能、电场力做功的综合分析